DE3313396C2

DE3313396C2 - Drill head for drilling shafts from the full cross-section

Info

Publication number: DE3313396C2
Application number: DE3313396A
Authority: DE
Inventors: Robert J. Corsicana Tex. Buske
Original assignee: Hughes Tool Co
Current assignee: Hughes Tool Co
Priority date: 1982-05-10
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1986-07-24
Also published as: JPS58195686A; CA1185276A; JPS6217063B2; DE3313396A1; AU1385583A; JPS58185686A; US4448270A; AU543855B2

Abstract

Das Erdbohrwerkzeug dient zum Bohren eines Schachtes in die Erde. Das Erdbohrwerkzeug hat einen zentralen Bohrwerkzeugkörper (11), der zum Bohren eines Schachtes antreibbar ist und eine äußere konische Fläche (19) hat. Ein äußerer Ringabschnitt (19), der auf dem zentralen Bohrwerkzeugkörper (11) sitzt, hat eine konische Fläche (51), die mit der konischen Fläche (19) des Bohrwerkzeugkörpers zusammenpaßt, wodurch auf den äußeren Ringabschnitt übertragenes Drehmoment über die aufeinanderliegenden konischen Flächen übertragen wird, um den Bohrwerkzeugkörper (11) anzutreiben und einen Schacht zu bohren. Die aufeinanderliegenden konischen Flächen (19, 51) sind vorgespannt, um Antriebskontakt zwischen ihnen zu gewährleisten. Der effektive Schneiddurchmesser des Erdbohrwerkzeuges kann verändert werden, indem der äußere Ringabschnitt (19) gegen einen Ringabschnitt anderen Durchmessers ausgetauscht wird.The earth boring tool is used to drill a shaft into the earth. The earth boring tool has a central boring tool body (11) which can be driven to drill a shaft and which has an outer conical surface (19). An outer ring section (19) seated on the central drill tool body (11) has a conical surface (51) which mates with the conical surface (19) of the drill tool body, whereby torque transmitted to the outer ring section is transmitted via the conical surfaces lying one on top of the other is used to drive the drill body (11) and drill a well. The conical surfaces (19, 51) lying on top of one another are prestressed in order to ensure drive contact between them. The effective cutting diameter of the earth boring tool can be changed by replacing the outer ring section (19) with a ring section of a different diameter.

Description

der Ansatzelemente zu einem umfangsmäßig vergrößerten Bohrkopf diesen so zu gestalten, daß er an verschiedene geforderte Schachtdurchmesser anpaßbar bzw. für das Bohren dieser Durchmesser auslegbar ist, und es ist auch bereits die Möglichkeit bekannt (DE-OS 27 09 030), bei einer Drehbohrkrone für Erd- und Gesteinsformationen den Bohrdurchmesser durch ausschwenkbare Meißelträger ?u variieren. Diese bekannten Konstruktionen sind jedoch einerseits nicht auf einen Flachbohrkopf der gattungsgemäßen Art ohne weiteres übertragbar und andererseits hinsichtlich der Anpassung an verschieden große Bohrlochdurchmesser ebenfalls kosten- und/oder arbeitsaufwendig.the attachment elements to a circumferentially enlarged Design the drill head so that it can be adapted to various required shaft diameters or this diameter can be designed for drilling, and the possibility is already known (DE-OS 27 09 030), in the case of a rotary drill bit for earth and rock formations, the drilling diameter through swiveling Chisel carrier? U vary. However, these known constructions are on the one hand not on one Flat boring head of the generic type easily transferable and on the other hand with regard to the adaptation also costly and / or labor-intensive at different sized borehole diameters.

Aufgabe der Erfindung 3t es, eine relativ einfache und robuste Konstruktion zu schaffen, die es ermöglicht, den gattungsgemäßen Bohrkopf auf Arbeit und Kosten sparende Weise für verschieden große Bohrlochdurchmesser auszulegen.The object of the invention 3t is a relatively simple and To create a robust construction that enables the generic drill head to save labor and costs Way to design for different sized borehole diameters.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst. This object is achieved according to the invention with the means specified in the characterizing part of claim 1.

Der Bohrkopf nach der Erfindung besteht cus einem zentralen Bohrwerkzeugträger und aus einem auswechselbaren äußeren Ringabschnitt der als Bohrwerkzeugträger ausgebildet ist Der Durchmesser des Bohrkopfes nach der Erfindung kann durch Austauschen des Ringabschnittes gegen einen anderen Ringabschnitt vergrößert oder verkleinert werden, ohne daß der zentrale Bohrwerkzeugträger ausgetauscht zu werden braucht Durch Verwendung der aufeinanderliegender) konischen Umfangsflächen an dem zentralen Bohrwerkzeugträger und dem äußeren Ringabschnitt kann das Drehmoment vom Bohrgestänge über den äußeren Ringabschnitt auf den zentralen Bohrwerkzeugträger übertragen werden. Der Benutzer braucht deshalb lediglich einen zentralen Bohrwerkzeugträger zu kaufen, den er dann mit einer Reihe von äußeren Ringabschnitten benutzen kann, um Schächte unterschiedlichen Durchmessers zu bohren. Da der zentrale Bohrwerkzeugträger d^r teuerste Teil des Bohrkopfes ist, ergeben sich entsprechende Kosteneinsparungen. Da zur Anpassung des Bohrkopfes an einen anderen Schachtdurchmesser lediglich ein äußerer Ringabschnitt mit dem zentralen Bohrwerkzeugträger verbunden werden muß, ergibt sich eine entsprechende Arbeitsersparnis.The drill head according to the invention consists of a central drilling tool carrier and an exchangeable one outer ring section which is designed as a drilling tool carrier The diameter of the drill head according to the invention can be enlarged by exchanging the ring section for another ring section or be reduced in size without the need to replace the central drilling tool carrier By using the conical circumferential surfaces lying on top of one another on the central drilling tool carrier and the outer ring section, the torque from the drill pipe via the outer Ring section are transferred to the central drilling tool carrier. The user therefore only needs buying a central boring tool carrier which he then fitted with a series of outer ring sections can be used to drill shafts of different diameters. As the central drilling tool carrier the most expensive part of the drill head is revealed corresponding cost savings. As for adapting the drill head to a different shaft diameter only an outer ring section has to be connected to the central drilling tool carrier, results a corresponding saving in labor.

Vorteilhafte Ausgestaltungen def Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention form the subject matter of the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings described. It shows

F i g. 1 eine Längsschnittansicht eines äußeren Ringabschnitts des Bohrkopfes nach der Erfindung,F i g. 1 is a longitudinal sectional view of an outer ring section of the drill head according to the invention,

F i g. 2 eine Längsschnittansicht eines zentralen Bohrwerkzeugträgers des Bohrkopfes nach der Erfindung, der in dem äußeren Ringabschnitt von F i g. 1 aufgenommen ist, wie es in F i g. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, undF i g. Figure 2 is a longitudinal sectional view of a central drilling tool carrier of the drill head according to the invention, which in the outer ring portion of F i g. 1 recorded is, as shown in FIG. 1 is indicated with dashed lines, and

F i g. 3 eine Längsschnittansicht eines äußeren Ringabschnitts ähnlich dem in Fig. 1, der aber einen größeren Durchmesser hat und in dem der zentrale Bohrwerk2eugträger nach F i g. 2 aufgenommen ist.F i g. 3 is a longitudinal sectional view of an outer ring portion similar to that in FIG. 1, but of a larger size Diameter and in which the central boring mill 2 eye carrier according to FIG. 2 is included.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Flachbohrkopf zum Bohren von Schächten aus dem vollen Querschnitt. Der Bohrkopf besteht aus einem in Fig.2 insgesamt mit 11 bezeichneten zentralen Bohrwerkzeugträger, der antreibbar ist, um einen Schacht zu bohren. Der zentrale Bohrwerkzeugträger 11 hat eine obere Ringfläche 13, eine untere Ringfläche 15 und dazwischen einen Zwischenteil 17. Der Zwischenteil 17 hat eine konische Umfangsfläche 19. Bohrmeißel 21, 23 sind an der unteren Ringfläche 15 in Haltern 25 angebracht.The F i g. 1 and 2 show a flat drill head for drilling shafts from the full cross-section. Of the The drill head consists of a 11 in total designated central drilling tool carrier, which is drivable to drill a shaft. The central one Drilling tool carrier 11 has an upper annular surface 13, a lower annular surface 15 and an intermediate part therebetween 17. The intermediate part 17 has a conical peripheral surface 19. Drill bits 21, 23 are attached to the lower annular surface 15 in holders 25.

Gemäß F i g. 2 ist der Zwischenteil 17 des Bohrwerkzeugträgers 11 innen hohl und hat abgesetzte zylindrische Kammern, nämlich eine obere Kammer 27 und eine untere Kammer 29, die über eine Öffnung 31 in der oberen Ringfläche 13 mit dem unteren Ende des Bohrgestängedorns (nicht dargestellt) in Verbindung stehen, wenn der Bohrwerkzeugträger mit diesem zusammengebaut ist. Eine zentrale Öffnung 33 in der unteren Ringfiäche 15 dient zum Hindurchieiten von Spülfluids, z. B. Luft/Flüssigkeil-Gemischen, die über die Öffnung 31 eintreten und über die Öffnung 33 und weitere öffnungen 35,37 austreten, um die Bohrmeißel 21,23 zu kühlen und Bohrgut zur Erdoberfläche abzuführen.According to FIG. 2 is the intermediate part 17 of the drilling tool carrier 11 hollow inside and has stepped cylindrical chambers, namely an upper chamber 27 and a lower chamber 29, which via an opening 31 in the upper annular surface 13 with the lower end of the drill pipe mandrel (not shown) when the drilling tool carrier is assembled therewith is. A central opening 33 in the lower ring surface 15 is used to pass flushing fluids, e.g. B. Air / liquid wedge mixtures that enter via opening 31 and via opening 33 and other openings 35,37 exit to cool the drill bits 21,23 and drain cuttings to the surface of the earth.

Gemäß F i g. 1 hat der Bohrkopf außerdem einen äußeren Ringabschnitt, der in F i g. 1 insgesamt mit 39 bezeichnet ist und eine Öffnung 41 zur Aufnahme des zentralen Bohrwerkzeugträgers 11 hat (der in F i g. 1 gestrichelt dargestellt ist). Der äußere Ringabschnitt 39 ist mit dem Bohrgestänge verbindbar, beispielsweise durch Verschrauben des Schwerstangendorns mit der oberen Ringfläche 43 des Ringabschnitts 39 unter Verwendung einer Reihe von umfangsmäßig angeordneten Gewindebohrungen 45 und von Muttern unterhalb derselben. Der nicht dargestellte Schwerstangendorn hat einen Längsteil mit einem oberen Ende, das zur Verbindung mit dem Bohrgestänge mit Gewinde versehen ist und mit einem unteren Ende, das einen kreisförmigen Flansch aufweist der eine Reihe von Umfangslöchern enthält, die den Gewindebohrungen 45 in der oberen Ringfläche 43 entsprechen und zur Aufnahme von Schrauben dienen. Auf diese Weise wird ein auf das Bohrgestänge übertragenes Drehmoment über den Schwerstangendorn auf den äußeren Ringabschnitt 39 übertragen.According to FIG. 1, the drill head also has an outer ring section which is shown in FIG. 1 denoted by 39 as a whole and has an opening 41 for receiving the central drilling tool carrier 11 (the one shown in FIG. 1 is shown in dashed lines). The outer ring portion 39 can be connected to the drill rod, for example by screwing the drill collar with the upper ring surface 43 of ring portion 39 using a series of circumferentially arranged Threaded holes 45 and nuts below the same. The drill collar, not shown, has a longitudinal member having an upper end which is threaded for connection to the drill string and having a lower end having a circular flange which has a series of circumferential holes contains, which correspond to the threaded bores 45 in the upper annular surface 43 and for receiving Screws are used. In this way, a torque transmitted to the drill pipe is via the Transfer the drill collar mandrel to the outer ring section 39.

Das Innere des äußeren Ringabschnitts 39 zwischen der unteren Ringfläche 47 und der oberen Ringfläehe 43 ist in eine obere, insgesamt zylindrische Kammer 49 und eine untere Kammer 51 unterteilt. Die Seitenwände der unteren Kammer 51 sind konisch und bilden eine konische Paßfiäche 53, die auf der koniscnen Umfangsfläche 19 des zentralen Bohrwerkzeugträgers 11 (Fig.2) zu liegen kommt die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien 55 gezeigt ist.The interior of the outer ring section 39 between the lower ring surface 47 and the upper ring surface 43 is divided into an upper, generally cylindrical chamber 49 and a lower chamber 51. The side walls of the Lower chambers 51 are conical and form a conical fitting surface 53 which rests on the conical peripheral surface 19 of the central drilling tool carrier 11 (Figure 2) which is shown in FIG. 1 with dashed lines 55.

Die obere Ringfläehe 43 des äußeren Ringabschnitts 39 hat eine zentrale Öffnung 57, die mit dem Inneren des Bohrgestänges in Verbindung kommt, wie oben beschrieben, und außerdem mit der oberen Kammer 27 in dem zentralen Bohrwerkzeugträger 11 in Verbindung steht, wenn der ßohrwerkzeugträger 11 in der Öffnung 41 aufgenommen ist. Dit zentrale öffnung 57 der oberen Ringfläche 43 hat einen kleineren Innendurchmesser als die den zentralen Bohrwerkzeugträger 11 aufnehmende öffnung 41 in der unteren Ringfläche 47 und einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser der zylindrischen Seitenwände der oberen Kammer 49. Infolgedessen verbindet die obere Ringfläche 43 des Ringabschnitts 39 die zylindrischen Seitenwände der oberen Kammer 49 und bildet einen Umfangsf'ansch 59 über der Kammer 49.The upper ring surface 43 of the outer ring portion 39 has a central opening 57 which communicates with the interior of the Drill string comes into communication, as described above, and also with the upper chamber 27 in the central drilling tool carrier 11 is in communication when the drilling tool carrier 11 is in the opening 41 is included. The central opening 57 of the upper Annular surface 43 has a smaller inside diameter than that which receives the central drilling tool carrier 11 opening 41 in the lower annular surface 47 and a smaller diameter than the inner diameter of the cylindrical side walls of the upper chamber 49. As a result, the upper annular surface 43 connects the Ring section 39 forms the cylindrical side walls of the upper chamber 49 and forms a circumferential flange 59 above chamber 49.

Wenn gemäß Fig. 1 der zentrale Bohrwerkzeugträger 11 in der Öffnung 41 in dem äußeren Ringabschnitt 39 aufgenommen is', berührt die obere Ringfläche 13 des Bohrwerkzeugträgers 11 beinahe den Umfangsflansch 59, der zwischen der zentralen öffnung 57 und den zylindrischen Seitenwänden der oberen Kammer 49If, according to FIG. 1, the central drilling tool carrier 11 is received in the opening 41 in the outer ring portion 39, contacts the upper ring surface 13 of the drilling tool carrier 11 almost the circumferential flange 59, which between the central opening 57 and the cylindrical side walls of the upper chamber 49

gebildet ist. Eine Reihe von in gegenseitigem Umfangsabstand angeordneten Gewindebohrungen 61 ist in der oberen Ringfläche 13 vorgesehen. Die Gewindebohrungen 61 passen mit entsprechenden Schraubenaufnahmeöffnungen 63 in der oberen Ringfläche 43 des äußeren Ringabschnitts 39 zusammen. Die öffnungen 63 und die Gewindebohrungen 61 bilden gemeinsam Vorspannvorrichtungen, mittels welchen der äußere Ringabschnitt 39 mit dem zentralen Bohrwerkzeugträger 11 lösbar verbunden ist, wenn Schrauben in die Gewindebohrungen 61 eingeschraubt werden, um dadurch einen Antriebskontakt zwischen den aufeinanderliegender! konischen Umfangsflächen 53,19 zu gewährleisten.is formed. A series of mutually circumferentially spaced threaded bores 61 is in the upper annular surface 13 is provided. The threaded bores 61 mate with corresponding screw receiving openings 63 in the upper ring surface 43 of the outer ring section 39 together. The openings 63 and the Threaded bores 61 together form pretensioning devices, by means of which the outer ring section 39 is releasably connected to the central drilling tool carrier 11 when screws are in the threaded holes 61 are screwed in to create a drive contact between the! to ensure conical circumferential surfaces 53,19.

Gemäß Fig. 1 hat der äußere Ringabschnitt 39 zwei Stabilisierungsrollen 65, 67, in die Lagern 69 bzw. 70 gelagert sind. Solche Stabiüsierungsrollen sind bekannt und laufen bekanntlich an der Schachtinnenwand, um den Bohrwerkzeugträger 11 während Bohrarbeiten zu zentrieren.According to FIG. 1, the outer ring section 39 has two stabilizing rollers 65, 67 in the bearings 69 and 70, respectively are stored. Such stabilizing roles are known and, as is known, run on the inner wall of the shaft to the drilling tool carrier 11 during drilling work center.

F i g. 3 zeigt einen Bohrkopf veränderbaren Durchmessers, der einen zentralen Bohrwerkzeugträger 11 mit einer oberen Ringfläche 13, einer unteren Ringfläche 15 und einem Zwischenteil 17 hat, die mit den in F i g. 2 gezeigten übereinstimmen. Der zentrale Bohrwerkzeugträger 11 hat außerdem eine Reihe von Bohrmeißeln 21,23, die antreibbar sind, um einen Schacht zu bohren. Der Bohrkopf nach F i g. 3 unterscheidet sich von dem Bohrkopf nach den F i g. 1 und 2 dadurch, daß der äußere Ringabschnitt 39' einen größeren Durchmesser hat und eine Reihe von Bohrmeißeln 73 aufweist, die an ihm mittels Haltern 74 angebracht sind. Der äußere Ringabschnitt 39' hat in seiner oberen Ringfläche 71 Gewindebohrungen 75 zum Verbinden des äußeren Ringabschnitts 39' mit einem Schwerstangendorn in einem Bohrgestänge, die mit den Gewindebohrungen 45 nach F i g. 1 übereinstimmen, wodurch ein auf das Bohrgestänge übertragenes Drehmoment auf den äußeren Ringabschnitt 39' übertragen wird. Die Gewindebohrungen 75 und/oder 45 könnten auch Löcher sein, wenn unterhalb derselben Muttern benutzt werden. Der außere Ringabschnitt 39' hat innen eine konische Umfangsfläche 77 und einen zylindrischen Zwischenteil 78. Gemäß F i g. 3 sind die Halter 74 an einer Reihe von abgestuften vorspringenden Rippen 76· befestigt, die mit der konischen Umfangsfläche 77 bzw. dem Zwischenteil 78 verschweißt sind. Die konische Umfangsfläche 77 des äußeren Ringabschnitts 39' ist der konischen Umfangsfläche 19 des zentralen Bohrwerkzeugträgers 11 angepaßt, wodurch ein auf den äußeren Ringabschnitt 39' übertragenes Drehmoment über die aufeinanderliegenden konischen Umfangsflächen 19, 77 übertragen wird, um den zentralen Bohrwerkzeugträger 11 anzutreiben und einen Schacht in die Erde zu bohren. In dem äußeren Ringabschnitt 39' sind Schraubenaufnahmeöffhungen 79 vorgesehen, die den Gewindebohrungen 61 in der oberen Ringfläche 13 des Bohrweirkzeugträgers 11 entsprechen. Wenn Schrauben 81 in die öffnungen 79 eingeführt und in die Bohrungen 61 eingeschraubt sind, bilden sie Vorspannvorrichtungen, mit denen der äußere Ringabschnitt 39* mit dem zentralen Bohrwerkzeug- ω körper 11 lösbar verbunden werden kann, um Antriebskontakt zwischen den aufeinanderliegender! konischen Umfangsflächen 19, 77 herzustellen. Der äußere Ringabschnitt 39 weist ebenfalls Stabilisierungsrollen 83,85 ähnlich den StabilisierungsroUen 65,67 nach F i g. 1 auf, es die an dem äußeren Ringabschnitt 39 durch Stege 87,89 abgestützt sindF i g. 3 shows a drill head of variable diameter, which has a central drill tool carrier 11 with an upper ring surface 13, a lower ring surface 15 and an intermediate part 17, which with the in F i g. 2 match shown. The central drilling tool carrier 11 also has a number of drill bits 21,23 which can be driven to drill a shaft. The drill head according to FIG. 3 differs of the drill head according to FIGS. 1 and 2 in that the outer ring portion 39 'has a larger diameter and has a series of drill bits 73 attached to it by means of holders 74. The outer one Ring portion 39 'has in its upper ring surface 71 threaded bores 75 for connecting the outer Ring section 39 'with a drill collar that is connected to the threaded bores 45 according to FIG. 1 match, whereby a torque transmitted to the drill pipe is transferred to the outer Ring section 39 'is transmitted. The threaded bores 75 and / or 45 could also be holes, if used below the same nuts. The outer ring section 39 'has a conical circumferential surface on the inside 77 and a cylindrical intermediate part 78. According to FIG. 3, the holders 74 are on a series of stepped projecting ribs 76 · attached to the the conical circumferential surface 77 or the intermediate part 78 are welded. The conical peripheral surface 77 of the outer ring section 39 'is the conical peripheral surface 19 of the central drilling tool carrier 11 adapted, whereby a on the outer ring portion 39 ' transmitted torque is transmitted via the conical circumferential surfaces 19, 77 lying on top of one another, to drive the central drilling tool carrier 11 and to drill a shaft in the earth. In the outer In the ring section 39 ', screw receiving openings 79 are provided, which correspond to the threaded bores 61 in the upper annular surface 13 of the drill bit carrier 11 correspond. When screws 81 are inserted into openings 79 and screwed into bores 61, they form prestressing devices with which the outer ring section 39 * with the central drilling tool ω body 11 can be releasably connected to drive contact between the superimposed! conical To produce peripheral surfaces 19, 77. The outer ring section 39 also has stabilizing rollers 83, 85 similar to the stabilization rolls 65.67 according to FIG. 1 on it which are supported on the outer ring section 39 by webs 87, 89

Die Arbeitsweise des Bohrkopfes wird nun beschrieben. Der Bohrkopf kann gemäß der Darstellung in den F i g. I und 2 zusammengebaut werden, indem der äußere Ringabschnitt 39 über den zentralen Bohrwerkzeugträger U gesetzt wird, wobei die obere Ringfläche 13 des Bohrwerkzeugträgers 11 in der öffnung 41 in dem äußeren Ringabschnitt 39 aufgenommen wird. Der äußere Ringabschnitt 39 wird über dem zentralen Bohrwerkzeugträger 11 abgesenkt. Die zusammenpassenden konischen Umfangsflächen 19,53 werden in Berührung gebracht, woraufhin die obere Ringfläche 13 den Umfangsflansch 59 beinahe berührt. Die Gewindebohrungen 61 in der oberen Ringfläche 13 werden mit den Schraubenaufnahmeöffnungen 63 in dem äußeren Ringabschnitt 39 in Deckung gebracht, und Schrauben werden in die Öffnungen 63 eingeführt und angezogen. Wenn die Schrauben angezogen sind, sind die konischen Umfangsflächen 19, 53 gegeneinander verspannt, wodurch eine Reibberührung zwischen den beiden Flächen sichergestellt wird. Der Bohrkopf kann dann mit einem herkömmlichen Bohrgestänge verbunden werden, indem die obere Ringfläche 43 des äußeren Ringabschnitts 39 an den Umfangsflansch des Schwerstangendorns angeschraubt wird, der seinerseits mit dem Bohrgestänge verbunden wird. Das Drehmoment, das auf das Bohrgestänge übertragen wird, wird dann über den Schwerstangendorn und über die Schrauben in den Bohrungen 45 auf den äußeren Ringabschnitt 39 übertragen. Das Drehmoment, das auf den Ringabschnitt 39 übertragen wird, wird über die aufeinanderliegenden konischen Umfangsflächen 19, 53 auf den zentralen Bohrwerkzeugträger 11 übertragen, wodurch dieser angetrieben wird und die Bohrmeißel 21, 23, die an der unteren Ringfläche 15 angebracht sind, in Bewegung versetzt werden.The operation of the drill head will now be described. The drill head can according to the illustration in F i g. I and 2 are assembled by placing the outer ring portion 39 over the central boring tool carrier U is set, the upper annular surface 13 of the drilling tool carrier 11 in the opening 41 in the outer ring portion 39 is received. The outer ring portion 39 is over the central drill bit carrier 11 lowered. The mating conical peripheral surfaces 19,53 are in contact brought, whereupon the upper ring surface 13 the peripheral flange 59 almost touches. The threaded holes 61 in the upper ring surface 13 are matched with the screw receiving openings 63 in the outer ring section 39 are brought into register and screws are inserted into the openings 63 and tightened. When the screws are tightened, the conical circumferential surfaces 19, 53 are braced against one another, whereby a frictional contact between the two surfaces is ensured. The drill head can then with a conventional drill pipes are connected by the upper ring surface 43 of the outer ring section 39 is screwed to the circumferential flange of the drill collar, which in turn is connected to the drill rod connected. The torque that is transmitted to the drill pipe is then via the Collar mandrel and transferred to the outer ring section 39 via the screws in the bores 45. The torque that is transmitted to the ring section 39 is on the superposed Conical peripheral surfaces 19, 53 transferred to the central drilling tool carrier 11, thereby driving it and the bits 21, 23 attached to the lower annular surface 15 are in motion be moved.

Gemäß Fig.3 kann der Bohrkopf leicht vergrößert oder verkleinert werden, um ihn an die vielfältigsten Bohrsituationen anzupassen, indem er mit äußeren Ringabschnitten, wie dem Ringabschnitt 39', lösbar verbunden wird oder nicht, um den effektiven Schneiddurchmesser des Bohrkopfes zu verändern. Der äußere Ringabschnitt 39' in F i g. 3 trägt die zusätzlichen Bohrmeißel 73, die mit den Bohrmeißeln 21, 23 an der unteren Ringfläche 15 des zentralen Bohrwerkzeugträgers 11 zusammen eine größere wirksame Schneidfläche zum Bohren eines Schachtes größeren Durchmessers schaffen. Weitere äußere Ringabschnitte, die den gleichen Aufbau wie der Ringabschnitt 39' haben, könnten mit größerem, kleinerem oder dazwischen liegendem Schneiddurchmesser vorgesehen werden.According to Figure 3, the drill head can be slightly enlarged or reduced in size to adapt it to the most diverse drilling situations by using external Ring sections, such as the ring section 39 ', is releasably connected or not to the effective cutting diameter to change the drill head. The outer ring portion 39 'in FIG. 3 carries the additional drill bits 73, which with the drill bits 21, 23 on the lower annular surface 15 of the central drilling tool carrier 11 together a larger effective cutting surface for drilling a shaft of larger diameter create. Further outer ring sections which have the same structure as the ring section 39 'could be provided with a larger, smaller or intermediate cutting diameter.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1. Flachbohrkopf zum Bohren von Schächten aus dem vollen Querschnitt bestehend aus mindestens einem mit mehreren Bohrmeißeln bestückten Bohrwerkzeugträger, der zumindest mittelbar mit einem Bohrgestänge verbindbar ist, wobei der Bohrkopf durch Anbau von zusätzlichen. Bohrmeißel tragenden Zusatzelementen für das Abbohren verschieden großer Schachtquerschnitte auslegbar ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrwerkzeugträger (11) auf der den Bohrmeißeln (21, 23) abgewandten Seite eine sich konisch verengende Umfangsfläche (19) aufweist auf der ein äußerer, als Bohrwerkzeugträger ausbildbarer Ringabschnitt (39) mit einer der konischen Umfangsfläche (19) des zentralen Bohrwerkzeugträgers (11) angepaßten konischen Umfangsfläche (53, 77) drehfest verbindbar ist undxkß der äußere Ringabschnitt (39) mit dem Bohrgestänge verbindbar ist1. Flat drill head for drilling shafts from the full cross-section consisting of at least one with several drill bits equipped drilling tool carrier, which is at least indirectly with a Drill rods can be connected, the drill head by adding additional. Drill bit bearing Additional elements for the drilling of shaft cross-sections of different sizes can be designed as a result characterized in that the drilling tool carrier (11) on the drill bits (21, 23) facing away from a conically narrowing circumferential surface (19) on which an outer, than Ring section (39) which can be formed by drilling tool carrier with one of the conical peripheral surfaces (19) of the central drilling tool carrier (11) adapted conical circumferential surface (53, 77) rotatably connectable is undxkß the outer ring portion (39) with the Drill rod is connectable

2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringabschnitt (39) mit dem zentralen Bohrwerkzeugträger (11) unter Vorspannung verbindbar ist2. Drill head according to claim 1, characterized in that that the outer ring section (39) with the central drilling tool carrier (11) under tension is connectable

3. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der zentrale Bohrwerkzeugträger (11) eine obere Ringfläche (13) sowie eine untere Ringfläche (15) aufweist, die über einen die konische Umfangsfläche (19) aufweisenden, hohlen Zwischenteil (17) verbunden sind, wobei die Bohrmeißelhalter an der unteren Fläche (15) angeordnet-sind, und deß der äußere Ringabschnitt (39) zur Aufnahme des zentralen Bohrwerkzeugträgers (11) eine untere öffnung (41 ) aufweist und die Umfangsfläche seines Hohlraumes (53,77) der Konizität des zentralen Bohrwerkzeugträgers (11) angepaßt ist3. Drilling head according to one of claims 1 and 2, characterized in that the central drilling tool carrier (11) has an upper annular surface (13) and a lower annular surface (15) which over a conical peripheral surface (19) having, hollow intermediate part (17 ) are connected, the drill bit holders being arranged on the lower surface (15), and the outer ring section (39) for receiving the central drilling tool carrier (11) having a lower opening (41 ) and the circumferential surface of its cavity (53,77 ) is adapted to the conicity of the central drilling tool carrier (11)

4. Bohrkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der äußere Ringabschnitt (39,39') eine mit dem Bohrgestänge verbindbare obere Ringfläche (43, 71) sowie eine untere, mit der Öffnung (41) zur Aufnahme des zentralen Bohrwerkzeugträgers (11) versehene Ringfläche (47) aufweist, wobei der zwischen den Ringflächen (43/71 und 47) liegende Innenraum des äußeren Ringabschnittes (39) in eine obere (49) und eine untere Kammer (51) unterteilt ist, deren Konizität derjenigen des zentralen Bohrwerkzeugträgers (11) angepaßt ist.4. Drilling head according to claim 3, characterized in that the outer ring section (39, 39 ') is provided with an upper ring surface (43, 71) connectable to the drill rod and a lower one with the opening (41) for receiving the central drilling tool carrier (11) Has ring surface (47), the interior of the outer ring section (39) lying between the ring surfaces (43/71 and 47) being subdivided into an upper (49) and a lower chamber (51), the conicity of which is that of the central drilling tool carrier (11 ) is adapted.

5. Bohrkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Ringfläche (43) des äußeren Ringabschnittes (39) eine mit dem Inneren des Bohrgestänges verbindbare öffnung (57) aufweist, deren Durchmesser kleiner ist als der der unteren öffnung (41) und der der zylindrischen oberen Kammer (49), deren Seitenwände durch die obere Ringfläche (43) unter Bildung eines äußeren Umfangsflansches (59) verbunden sind.5. Drill head according to claim 4, characterized in that the upper annular surface (43) of the outer Ring section (39) has an opening (57) which can be connected to the interior of the drill rod and whose Diameter is smaller than that of the lower opening (41) and that of the cylindrical upper chamber (49), the side walls of which through the upper annular surface (43) to form an outer peripheral flange (59) are connected.

6. Bohrkopf nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Ringfläche (13) des zentralen Bohrwerkzeugträgers (11) nach Aufnahme des letzteren in den äußeren Ringabschnitt (39) dessen Umfangsflansch (59) berührt und beide mittels an ihnen vorgesehenen, miteinander korrespondierenden Vorspannvorrichtungen (61, 63, 79, 81) unter Verspannung der konischen Wandungen (19,77) gegeneinander miteinander verbindbar sind.6. Drill head according to claims 3 and 5, characterized in that the upper annular surface (13) of the central drilling tool carrier (11) after the latter has been received in the outer ring section (39) touches its peripheral flange (59) and both by means of mutually corresponding means provided on them Pre-tensioning devices (61, 63, 79, 81) with tensioning of the conical walls (19,77) are mutually connectable to one another.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bohrkopf der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. The invention relates to a drill head of the type specified in the preamble of claim 1.

Gegenwärtig werden Bohrköpfe im Bergbau und in der Bauindustrie benutzt die im Gesamtdurchmesser von etwa 61 bis 610 cm oder mehr variieren. Üblicherweise wird ein Bohrgestänge über einen Schwerstangendorn mit dem Bohrwerkzeugträger eines Bohrkopfes verbunden. In manchen Fällen ist das zum Bohrgestange entgegengesetzte Dornende mit einem kreisförmigen Flansch versehen, der mit der oberen Fläche des Bohrwerkzeugträgers zusammenpaßt Der Bohrwerkzeugträger ist mit mehreren Bohrmeißeln in Form von Rollenmeißeln versehen, die mittels dauerhafter HalterAt present, drill heads are used in the mining and construction industries that are of full diameter vary from about 61 to 610 cm or more. Usually a drill pipe is over a drill collar connected to the drilling tool carrier of a drilling head. In some cases this is about the drill pipe opposite mandrel end is provided with a circular flange that connects to the upper surface of the The drilling tool carrier is fitted with several drill bits in the form of Roller chisels provided by means of permanent holders

rs an der unteren Fläche des Bohrwerkzeugträgers befestigt sind. Oft wird eine Reihe von Gewichten über dem Dornflansch gestapelt um die nach unten weisenden Rollenmeißel zu belasten, die an dem Bohrwerkzeugträger angebracht sind, und es sind eine oder mehrere Stabilisierungsvorrichtungen häufig oberhalb des Bohrwerkzeugträgers um den Dorn und/oder um den Bohrwerkzeugträger selbst vorgesehen.rs attached to the lower surface of the drill bit carrier are. Often times, a number of weights will be stacked over the mandrel flange around the downward facing ones Load roller bits attached to the drilling tool carrier and one or more stabilizing devices often above the drilling tool carrier around the mandrel and / or around the drilling tool carrier self provided.

Das Antriebsdrehmoment für die Bohrmeißel wird dabei über das Bohrgestänge, den Schwerstangendom und dessen Flansch übertragen, der üblicherweise mit der oberen Fläche des Bohrwerkzeugträgers verschraubt ist um dea Bohrwerkzeugtriiger und damit die Rollenmeißel in Drehung zu versetzen.
Solche Bohrköpfe können zwar zum Bohren von Schächten großen Durchmessers, der mehrere Meter betragen kann, benutzt werden, die bekannten Bohrköpfe großen Durchmessers sind jedoch extrem teuer. Weil die Bohrmeißel bei den bekannten Bohrköpfen mittels dauerhafter Halter an dem Bohrwerkzeugträger befestigt sind, ist es notwendig, einen gesonderten Bohrkopf für jeden Durchmessereines zu bohrenden Loches oder Schachtes bereitzustellen.The drive torque for the drill bit is transmitted via the drill rod, the drill collar dome and its flange, which is usually screwed to the upper surface of the drill tool carrier in order to set the drill tool and thus the roller bit in rotation.
Although such drill heads can be used for drilling large diameter shafts, which can be several meters, the known large diameter drill heads are extremely expensive. Because the drill bits in the known drill heads are attached to the drill tool carrier by means of permanent holders, it is necessary to provide a separate drill head for each diameter of a hole or shaft to be drilled.

Bei einem bekannten gattungsgemäßeri Bohrkopf (DE-AS 10 66 161) ist der Bohrwerkzeugträger mit dem Bohrgestänge verschraubt und durch Anschrauben von zusätzlichen, Bohrmeißel tragenden Zusatzelementen in Form von ringförmigen Platten für das Abbohren verschieden großer Schachtquerschnitte auslegbar. Der Bohrwerkzeugträger besteht aus einem Rohrstutzen mit einer Anzahl von sich nach unten und außen erstrekkenden Zweigleitungen, an welchen mittels Verbindungsstücken Rohrleitungen angeschlossen sind, die sich durch die ringförmigen Platten des Bohrkopfes hindurch erstrecken. Mittels durch das Bohrgestänge und die Leitungen hindurchgepumpter Spülflüssigkeit kann das Bohrklein vom Bohrlochboden um das Bohrgestänge herum an die Oberfläche gespült werden. Nachteilig ist, daß bei Entfernung einer der ringförmigen Platten ein anderer Rohrstutzen verwendet werden muß, bei dem die Anzahl der Leitungen und deren Anordnung dem verringerten Durchmesser des Bohrkopfes angepaßt sind. Das gleiche gilt, wenn eine weitere ringförmige Platte mit ihren zugehörigen Bohrmeißeln entfernt werden soll. Deswegen und wegen der Vielzahl von Schraubverbindungen, die beim Hinzufügen oder Entfernen einer ringförmigen Platte hergestellt bzw. gelöst werden müssen, ist diese bekannte Bohrkopfkonstruktion kosten- und arbeitsaufwendig.
Bei sogenannten Erweiterungsbohrköpfen (GB-PS 14 81 546) und bei sogenannten Stufenbohrköpfen (DE-AS 1119 !94 und 12 16 822 sowie »Glückauf« 1982/Nr. 8, S. 386) besteht zwar bereits die Möglichkeit, durch das Hinzufügen mehrerer, Bohrmeißel aufweisen-In a known generic drill head (DE-AS 10 66 161), the drilling tool carrier is screwed to the drill rod and can be designed by screwing on additional, drill bit-carrying additional elements in the form of annular plates for drilling off different sized shaft cross-sections. The drilling tool carrier consists of a pipe socket with a number of downwardly and outwardly extending branch lines to which pipelines are connected by means of connecting pieces which extend through the annular plates of the drill head. By means of flushing fluid pumped through the drill pipe and the lines, the cuttings can be flushed from the bottom of the borehole around the drill pipe to the surface. The disadvantage is that when one of the annular plates is removed, another pipe socket must be used in which the number of lines and their arrangement are adapted to the reduced diameter of the drill head. The same applies if another annular plate with its associated drill bits is to be removed. Because of this, and because of the large number of screw connections that have to be made or loosened when adding or removing an annular plate, this known drill head construction is costly and labor-intensive.
With so-called extension drill heads (GB-PS 14 81 546) and with so-called step drill heads (DE-AS 1119! 94 and 12 16 822 as well as "Glückauf" 1982 / No. 8, p. 386) there is already the possibility of adding several , Have drill bits-